1、毕节职业技术学院 毕 业 论 文 论 文 题 目 ： 矿 井 水 灾 防 治 所属系别 工矿建筑系 专业班级 09 级采矿（ 1）班 姓 名 学 号 指导教师 撰写日期 2012 年 5 月 2 摘 要 矿井水灾，是煤矿五大自然灾害之一。在煤矿生产中，透水是公次于煤矿瓦斯突出的严重事故。矿井一旦发生水灾，轻 则恶化生产环境，造成工作面接续紧张，破坏正常生产秩序，重则造成国家资源和财产的损失，造成伤亡或淹井事故。做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。本文通过对水灾事故的诱发原因、对策以及事故处理的分析，提出一套矿井防治水措施，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。 关键词： 矿井
2、 ；水灾；防治 Take to Coal mine flood, is one of the five natural disasters. In the production of the coal mine flooding is common, after the coal mine gas outburst accidents. The mine once floods, light deterioration of the production environment, cause working surface tension of continue, disrupt the no
3、rmal order of production, it caused heavy national resources and property damage, injuries or inundation. Do a good job of mine waterproof work, is to ensure the safety in production of coal mine is one of the important contents. This article through to the flood accident causes, countermeasures and
4、 accident analysis, put forward a set of mine water prevention and control measures for coal mine safety production, continuous, provide certain theory basis. Keywords: coal mine； flood； prevention 3 目 录 1 引言 . 5 2 矿井水灾的分类 . 5 2.1 地表水水灾 . 5 2.2 孔隙水水灾 . 5 2.3 裂隙水水灾 . 6 3 矿井水灾发生的条件 . 6 3.1 构造断裂带与接触带 .
5、 6 3.2 导水陷落 柱 . 6 3.3 采矿造成的裂隙通道 . 7 3.4 封闭不良的钻孔 . 7 4 影响涌水量大小的因素 . 7 4.1 充水岩层的出露条件和接受补给条件 . 7 4.2 矿井的边界条件 . 8 4.2.1 矿井的侧向边界条件 . 8 4.2.2 煤层顶底板的隔水或透水条件 . 8 4.3 地质构造条件 . 9 5 造成矿井水灾的原因 . 9 6 矿井水 防治技 术 . 10 6.1 地面水防治技术 . 10 6.2 井下防治水技术 . 11 7 矿井水灾对策 . 13 7.1 重视矿井防治 . 13 7.2 建立观测系统 . 13 7.3 做好预报工作 . 13 7.
6、4 合理使用人才 . 13 4 8 矿井水灾防治措施 . 14 9 矿井水灾对生产的影响 . 14 10 事故原因分及事故处理 . 15 10.1 人为方面因素 . 15 10.2 客观方面原因 . 15 11 总论 . 16 参考文献 . 17 致 谢 . 18 5 1 引言 煤矿在建设生产过程中，常受到水的危害，一旦发生水灾，不仅会影响矿井的正常生产，给管理带来困难，有时还会造成人员伤亡和淹井事故，导致矿井停产和不必要的经济损失，危害十分严重。开滦范各庄矿 1984 年特大突水事故最 大涌水量高达2053m3/min,为有记载的世界采矿史上突水之最，造成经济损失近 5 亿元，损失煤炭产量近
7、 8.5Mt。据统计，目前受水害威胁的矿井约占国有重点煤矿矿井总数的 48%以上。矿井水灾，是煤矿常见的主要灾害之一。我国是世界上主要产煤国，是受水害危害最为严重的国家之一。所以做好矿井防水工作，是我国保证矿井安全生产的重要内容之一。本文通过对水灾事故的诱发原因、对策以及事故处理的分析，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。 2 矿井水灾的分类 地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当涌入矿井的水量超过矿井最大排 水能力时，就会造成矿井水灾。矿井水灾按照其水源类别可分为以下几类： 2.1 地表水水灾 矿井附近有江河、湖泊、池塘、水库、沟渠等积水，以及季节性雨水时，当水位暴涨，超过矿井井口标高而
8、涌入井下，或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾，这种水源叫地表水。受这种水危害的情况，一般有以下几种：一是位于低洼地带的矿井，由地表水冲破矿井周围围堤而流入井口，或由于歼石山、炉灰等堆积位置选择不当，被洪水或雨水长年冲刷到附近的江河当中，使河床增高或造成河水超过堤或拦洪坝直接进入井口。这种地表水来势凶猛，而且伴随许多泥沙、砾石。 如防备不当，常造成淹井事故；二是地表水与松软的沙砾岩层相通，当井筒掘进穿透冲积层含水层时，地表水将顺着砂砾岩层的裂隙涌入井下造成淹井；三是地表水与煤层顶底板的含水层相连通或由断层沟通，地表水通过含水层或断层进入井巷，致使发生水灾事故。 2.2 孔隙水水灾 当煤层被松
9、散含水的流砂层、砂层、砂砾层、卵石层、粘土砂层所覆盖，在开采第一水平时，煤岩柱留设不够，往往是冒裂带直接进入松散层，或是松散层底部存在6 富水含水层，开采前水文地质条件不清，没有按含水层下回采条件留设煤柱，回采后水、砂或泥溃入井下；超限出煤，破坏煤岩柱 或在煤岩柱中开拓巷道、硐室，破坏了隔水煤岩柱的完整性，年久渗水，冒落坍塌，使冲积层水或流砂、泥流溃入井下，淤塞巷道甚至造成淹井。 2.3 裂隙水水灾 水源为砂岩、砾岩等裂隙含水层的水。这些煤层顶部常有厚层砂岩和砾岩，其中裂隙发育，如与上覆第四纪冲积层和下伏奥陶系含水层有水力联系时，可导致严重水灾事故以及建井时期发生淹井事故。若砂岩层缺乏补给水源
10、时，则涌水很快很快变小甚至疏干。 3 矿井水灾发生的条件 矿井周围的充水水源只是构成矿井涌水的一种潜在威胁，开采时能否进入井巷，取决于是否存在充水通道。只有充水水源通过充 水通道，才能形成矿井涌水。掌握哪种水源是通过哪一种类型的通道和具体渗透路线进入矿井构成矿井涌水，可以为矿井水治理提供依据。一般来说，水源与煤矿井下工作场所的通道多种多样，常见的矿井涌水通道有构造断裂带、接触带、导水陷落柱、采矿活动造成的裂隙等。 3.1 构造断裂带与接触带 矿区含煤地层中存有数量不等的断裂构造，它不仅使断裂附近岩石破碎、位移，也使地层失去完整性，从而成为各种充水水源涌入矿井的通道。地层的假整合或不整合的接触带
11、，由于空隙发育，当它与水源靠近时，也可能成为地下水进入矿井的通道。无论是构造断裂带，还 是接触带，它们都是地层中破碎而变弱的地带，对于矿井充水具有非常重要的意义。 3.2 导水陷落柱 岩溶陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的巨厚可溶岩体，在地下水溶蚀作用下形成巨大的岩溶空洞。空洞顶部岩层，当其失去对上覆岩体支撑能力时，上覆岩体在重力作用下向下垮落，充填于溶蚀空间中。因其剖面形态似一柱体，故称岩溶陷落柱。我7 国岩溶陷落柱多发育于北方石炭二叠系煤田，如山西太原、西山、霍汾、河北井陉、峰峰、开滦，江苏徐州，山东新汶，河南安阳、鹤壁、焦作等矿区，而南方矿区少见。 3.3 采矿造成的裂隙通道 埋藏在地下深处
12、的煤层承 受着上覆岩层的自重力，同时它自身也产生对抗力，两者处于平衡稳定状态。煤层开采后，采空区上方的岩层因下部被采空而失去平衡，相应地产生矿山压力，从而对采场产生破坏作用，必然引起顶部岩体的开裂、垮落和移动。塌落的岩块直到充满采空区为止，而上部岩层的移动常达到地表，根据采空区上方的岩层变形和破坏情况的不同，可划分为三带，三带之中的冒落带、裂隙带就是矿井充水的良好通道。 3.4 封闭不良的钻孔 勘探或生产建设时期，井田内施工许多钻孔，均可揭穿煤层和各含水层，构成沟通含水层的人为通道。按规程要求，钻孔施工完毕后必须用水泥 封孔，其目的一方面保护煤层免遭氧化，另一方面为了防止地表与地下各种水体的直
13、接渗透。钻孔封闭不良或没有封闭情况下，当开采接近或揭露进，造成涌水乃至突水。此类突水以突水点接近旧钻孔，采场地层完整无构造破坏，水压力大而无大水量等为特征，易与其他突水相区别。若与其他水源沟通时，亦可造成来水猛、压力大的突水事故。 4 影响涌水量大小的因素 影响矿井涌水量大小的因素主要有以下几个方面：充水岩层的出露条件和接受补给条件，矿井边界条件与地质构造条件。 4.1 充水岩层的出露条件和接受补给条件 充水岩层的出露条件，直接影响矿区动 力补给的大小。充水岩层的出露条件包括它的出露面积和出露的地形条件。前者指接受外界补给水量的范围。显然，出露面积愈大，则吸收降水和地表水的渗入量就愈多，反之则
14、少；后者指出露的位置、地形的坡度及形态等，它关系到补给水源的类型和补给渗入条件。如分布在地形较陡的分水8 岭地段，它只能接受降水入渗补给，且地形陡，降水大部呈地表径流流失；分布于低洼处，它不仅能接受降水的补给，而且也能得到地表迳流汇入洼地的补给。故在同等出露面积的情况下，后者获得补给水量比前者多。若直接位于河床下，则大量吸收地表水，对矿井充水程度影响更大。 4.2 矿井的边界条件 矿井边界条件由侧向边界和顶底板条件两部分组成。它对矿井地下水的补给水量起着控制作用。 4.2.1 矿井的侧向边界条件 侧向边界指矿井内煤层或含水层与其周围的岩体、岩层、地表水体等接触的界面，称侧向边界。按边界的过水能
15、力来分，有供水边界、隔水边界和弱透水边界等三种。一个矿井的周边大多是由不同边界组合而成，故它们的形状、范围、水量的出入直接控制了矿井的涌水量。若矿井的直接充水含水层的四周均为强透水边界（富水断层、地表水、强含水层），在开采条件下，区域地下水或地表水可通过边界大量流入矿井，供水边界分布范围越大，涌入的水量愈多、愈稳定。如周边由隔水边界组成，则区域地下水与矿井失去水力联系，开采时涌水量则较小，即使初期涌水量较大，也会很快变水，甚至干涸。 4.2.2 煤层顶底板的隔水或透水条件 煤层及其直接顶底板的隔水或透水条件，是影响矿床充水强度关键因素之一。最理想的条件是煤层直接顶底板均是可靠的隔水层组成的剖面
16、边界，即无外部水源补给，矿井涌水量小，甚至干燥无水，这种情况不多见，常见的有如下三种组合方式： 底板为稳琮隔水层，煤层或直接充水含水层仅能从大气降水或地表水通过盖层或“天窗”补给，此时 水量依赖于降水入渗量及地表水“天窗”补给量； 顶板为隔水层、底板弱透水层时，矿井涌水量仅取决于下部水层的越流量； 顶底板均无隔水层存在时，则降水入渗量及侧向边界补给量等均会成为矿井涌水量。 9 4.3 地质构造条件 构造的类型（褶皱或断裂）和规模，对矿井充水强度亦起着控制作用。褶皱构造往往构成承压水盆地或斜地储水构造，构造的类型不同，则充水含水层的分布面积、空间位置、补径排条件亦有差别，从而矿井充水强度也不一样
17、。大型储水构造往往构成一个独立的水文地质单元，不仅充水含水层厚度大，而且分布广，接受降水或其他水源的 水量就多，反映其排泄量大，矿区总排水量也大，矿井突水量大。反之，相对较简单。 5 造成矿井水灾的原因 总结过去发生的矿井水灾，主要原因可归结如下几个方面： （ 1）地面防洪、防水措施不当，或因对防洪设施管理不善，暴雨山洪冲毁防洪工程，使地面水涌入井下，造成灾害； （ 2）水文地质条件不清，井巷接近老窑区、充水断层、强含水层、陷落柱时，不事先探放水，盲目施工；或探放水，但措施不当，而造成淹井或伤亡事故； （ 3）井巷位置不合理，如布置在不良地质条件中或接近强含水层附近，施工后在矿山压力与水压力共
18、同作用下，发生顶板或底 板突水； （ 4）乱采、乱掘，破坏了防水煤柱，岩柱造成突水。 （ 5）工程质量低劣，井巷严重塌落冒顶，造成顶板塌落，沟通强含水层突水； （ 6）管理不善，井下无防水闸门或虽有闸门但未及时关闭，矿井突水时不能起堵截水作用； （ 7）矿井排水能力不足或排水设备平时维护不当，水仓不按时清挖，突水时排水设备失效而淹井； （ 8）测量错误，导致巷道揭露积水区或含水断层突水而淹井； （ 9）忽视安全生产方针，思想麻痹大意，丧失警惕，没有严格执行探放水制度、违章作业等。 10 总之，只要摸清水害发生原因，采取措施，加强管理，提高防治水 工作水平，贯彻以防为主，疏堵结合，综合治理的方针
19、，淹井事故是可以避免的。 6 矿井水防治技术 矿井防治水的目的就是防止矿井水害事故发生，减少矿井正常涌水，降低煤炭生产成本，在保证矿井建设和生产的安全前提下使煤炭资源得到充分合理的回收。为达到上述目的，根据产生矿井水害的原因，采取不同的对策措施。为此，煤矿安全规程第 251 条规定：“煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件，编制中长期防治水规划和年度防治水计划，并组织实施。”矿井防治水的方针是：坚持预防为主、防治结合。为了防止治水工程零打碎敲，取不到良好效果，应 在查明矿区和矿井水文地质条件基础上，按照当前与长远、局部与整体、地面防治与井下防治、防治与利用相结合的原则，根据不同的水文地质条件，
20、分别采取防、疏、堵、截的方法予以防治。 6.1 地面水防治技术 地面防水是指在表修筑各种防排水工程，防止或减少大气降水和地表水涌入工业广场或渗入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线，特别是以大气降水和地表水为主要充水水源的矿井尤为重要。地面防水的主要方法有以下几个方面： （ 1）河流改道 矿区范围内有常年性河流流过且与矿井直接充水含水层接触，河水渗漏量大，是矿井的主要充水水源，会 给生产带来影响。属该情况可在河流进入矿区的上游地段筑水坝，将原河流截断，用人工河道将河水引出矿区； （ 2）铺整河底 矿区有季节性河流、冲沟、渠道，当水流沿河或沟底裂缝渗入井下时，则可在渗漏地段用黏土、料石、水泥修筑不透水的人工河床，制止或减少河水渗漏。如四川南桐煤矿长兴岩出露地表且沟谷发育，通过铺整河底、修筑人工河床，雨季涌水量减少了 30 50； （ 3）填堵通道
